(57)【要約】 【課題】  力を静電容量に変換して取り出す力センサーに関し、出力特性の異なる複数の出力の取出しを可能にした力センサー、該力センサーを用いた力検出システム及びその力検出プログラムを提供する。【解決手段】  力センサー（２０）は、力を受けて変位する変位部（２４）と、この変位部の変位により第１の出力（Ｃ1 ）を発生する単一又は複数の第１のセンサー部（３６、３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄ）と、この第１のセンサー部に併設され、前記変位部の変位により第２の出力（Ｃ2 ）を発生する第２のセンサー部（４４）とを備えた構成である。力検出システムは、斯かる力センサーの第１及び第２の出力により出力精度を高めている。力検出プログラムは、力検出システムに用いて出力処理を実行する。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
力を受けて変位する変位部と、
この変位部の変位により第１の出力を発生する単一又は複数の第１のセンサー部と、
この第１のセンサー部に併設され、前記変位部の変位により第２の出力を発生する第２のセンサー部と、
を備えたことを特徴とする力センサー。
【請求項２】
前記変位部の変位は、力による前記変位部の変形又は前記変位部の移動の何れか一方又は双方を含むことを特徴とする請求項１記載の力センサー。
【請求項３】
前記第２のセンサー部の出力は、前記第１のセンサー部の出力より急峻に立ち上り、前記第１のセンサー部の出力により先に飽和状態に移行する構成としたことを特徴とする請求項１記載の力センサー。
【請求項４】
前記変位部の中央部に前記第２のセンサー部を備え、前記第２のセンサー部を包囲して前記第１のセンサー部を設置したことを特徴とする請求項１記載の力センサー。
【請求項５】
力を受けて変位する変位部に第１及び第２のセンサー部を備え、前記変位部の変位を表す第１及び第２の出力を発生させる力センサーと、
この力センサーの前記第２の出力を前記第１の出力の参照情報に用いて前記第１の出力を取り出す処理手段と、
を備えたことを特徴とする力検出システム。
【請求項６】
前記第２の出力から所定レベル以上のレベル区間を表す時間情報を抽出し、この時間情報を参照して前記第１の出力を取り出す構成としたことを特徴とする請求項５記載の力検出システム。
【請求項７】
前記力センサーの前記第２のセンサー部は、前記変位部の変位開始直後に前記第２の出力を飽和状態に移行させる構成としたことを特徴とする請求項５記載の力検出システム。
【請求項８】
前記参照情報は、前記第１の出力のゼロ点情報であることを特徴とする請求項５記載の力検出システム。
【請求項９】
力を受けて変位する変位部に設置された第１のセンサー部から第１の出力を取り込む機能と、
前記変位部に設置された第２のセンサー部から第２の出力を取り込む機能と、
前記第２の出力から所定レベル以上のレベル区間を表す時間情報を抽出する機能と、
前記時間情報を参照し、前記第１の出力を取り出す機能と、
を含む構成であることを特徴とする力検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力を静電容量等の電気情報に変換して取り出す力センサーに関し、人的な操作入力等の電気信号への変換に用いられる力センサー、力検出システム及び力検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
力を静電容量に変換して検出するセンサーは体重計等に使用されている。この種の力センサーは、操作入力部をボタンタイプ又はスティックタイプに構成してヒューマンインターフェイスとして使用され、例えば、ノート型パーソナルコンピュータのスティックタイプの入力装置として公知である。
【０００３】
図１及び図２は従来の一般的な力センサーの概要を示しており、図１の（Ａ）はその平面図、図１の（Ｂ）はそのIB−IB線断面図、図１の（Ｃ）は検出電極、図２の（Ａ）はその平面図、図２の（Ｂ）はそのIIB −IIB 線断面図、図２の（Ｃ）は検出電極を示している。この力センサー２では、基板４に設置されたシリコンラバー等の絶縁体や導体からなる構造体６を備え、この構造体６の天井面部に電極８、この電極８に対向して基板４側に検出電極１０を備えている。構造体６を導体で形成して電極を構成すれば、電極８を別個に設置する必要はない。異なる点は、図１に示すものが、構造体６を両持ち梁とし、検出電極１０を円形としており、図２に示すものが、構造体６を片持ち梁とし、検出電極１０を長方形としている。
【０００４】
このような力センサー２について、図１に示す力センサー２を取って説明すると、図３の（Ａ）に示すように、構造体６に力ｆを作用させれば、その力ｆによって構造体６が屈曲変形し、それに伴って電極間距離ｄが減少し、図３の（Ｂ）に示すように、電極８と検出電極１０とが接触することになり、電極間の静電容量Ｃが増加することになる。このように構造体６に対する入力（力ｆ）と、出力（静電容量Ｃ）との関係は、図４に示すように、なだらかな曲線を描いて増減することになる。ここで、ＣOffsetは、図１の（Ｂ）に示す状態での電極間の静電容量であって、電極間距離ｄが変化していない場合のオフセット出力であり、このオフセット出力は、力ｆが加わっても、その力ｆが構造体６の持つ弾性を越えて変形させない限り、容量変化が生じないこと、即ち、ゼロ点出力を表している。そして、このオフセット出力は、構造体６が持つ弾性、復元性、へたり等に依存する。このような入出力関係は図２に示す力センサー２についても同様である。
【０００５】
このように加えられた力ｆを静電容量Ｃの変化として取り出す力センサーに関し、先行特許文献には次のようなものがある。
【特許文献１】特開平６−３１４１６３号公報  この特許文献１には、入力部の変位量を大きく設定した静電容量式センサーについて開示され、その構成は、平行移動可能な基板を平行に対向配設させることにより、その対向面側にそれぞれ電極部を備え、各電極部が９０°角度の変位で設けられたものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このような力センサーでは、入出力関係の信頼性が重要であり、特に、上記ゼロ点出力（オフセット出力）の安定度が非常に重要である。即ち、操作していない場合に出力がゼロであるか、又は特定のオフセット値を呈し、その値が一定であることが必要である。換言すれば、操作していない場合の出力が変化したり、又はオフセット値が変化すると、ゼロ点を特定することができず、検出装置としての信頼性が損なわれる。
【０００７】
例えば、力センサーを用いたポインティングデバイスでは、ゼロ点やオフセット値が変化すると、操作していないにも拘わらず、微小な出力信号の発生により、ポインターが動き出す等の不具合を生じる。例えば、エアコンの送風を受けるだけで、ユーザーの意思と無関係にポインターが動き出す等の例がある。
【０００８】
また、力センサーの入出力関係は、入力と出力との間に一定の関係があることが要求されるが、微小な力を出力する際に、温度等の環境変化による出力にドリフトが存在する場合、環境変化による出力ドリフトと、微小入力による出力変化とを区別することは非常に困難である。温度等、環境変化に対して安定した出力を得るように構成することは高価になる傾向がある。
【０００９】
また、力センサーのゼロ点出力（オフセット出力）にはばらつきがあり、力センサー毎に異なる値となるので、画一的に出力値の設定をする意味はない。そこで、力センサー毎に電源ＯＮ時の値を強制的にゼロ点としてメモリに記憶するか、工場出荷調整時に不揮発性メモリー等にゼロ点（オフセット電圧値等）の値を記憶する方法が採られている。電源ＯＮ時の値を強制的にゼロ点とすることは、操作者の指等がかかった状態で電源が投入された場合に、ゼロ点が真値とは異なる値を呈し、これを記憶させてしまうおそれがある。工場出荷時にゼロ点の値の記憶に不揮発性メモリー等を用いると、コストがかかることになる。いずれも、ゼロ点の記憶時点の値が温度や湿度等の環境変化や経年変化による影響を受け、このようなゼロ点の変動に追従することができない。
【００１０】
力センサーを用いたシステムにおいて、力センサーの無入力時には検出部分に通電しない構成とすることは、省電力化を図る上で有効であるが、検出部に通電しなければ、入力が加わっているか否かを峻別することができない。このような不都合を回避するため、間欠的に通電することが行われている。
【００１１】
そこで、力センサー（図１又は図２）のゼロ点設定について、図５を参照して説明する。図５の（Ａ）において、比較的短い時間で５回の入力ｆ1 、ｆ2 、ｆ3 、ｆ4 、ｆ5 が加えられた場合、各入力ｆ1 〜ｆ5 の大小関係は、ｆ2 ＞ｆ1 ＞ｆ3 ≒ｆ4 ≒ｆ5 であって、ｆ2 は最もレベルが高く、ｆ1 及びｆ2 は時間幅が長く、これに対し、ｆ3 、ｆ4 、ｆ5 は微小時間の微小入力である。しかも、巨大入力の後に微小入力が加えられたことを想定している。
【００１２】
このような入力ｆ1 〜ｆ5 について、力センサー２は、図５の（Ｂ）に示すように、入力に追従した出力Ｃ11、Ｃ12、Ｃ13、Ｃ14、Ｃ15が得られ、入力に応じた静電容量変化を呈するが、最初の入力ｆ1 に対する出力Ｃ11の後、ｂ1 部分では入力が無いにも拘らず微小な出力が生じている。即ち、これが残留出力である。また、入力ｆ2 による出力Ｃ12の後のｂ2 部分にはより大きな残留出力が生じている。この残留出力に出力Ｃ13〜Ｃ15が重畳しており、ｂ3 部分以降は入力が小さいため、残留出力が時間の経過とともに減少していることが理解できるであろう。
【００１３】
このような残留出力は、圧力を受ける構造体６の復元性に依存する。構造体６に用いられるゴム等のエラストーマは、変形後、原型に完全に復帰しない特性を持っている。復元性は材質等の選択により改善することができ、残留出力を小さくできるが、完全に無くすことはできない。入力変化が激しくなり、時間間隔が短くなると、残留出力を皆無にすることは難しい。
【００１４】
このような残留出力を解消する方法として、図５の（Ｃ）に示すように、残留出力に応答させないための不感帯領域をゼロ点近くに設定し、不感帯領域の出力範囲を強制的にゼロ点とする方法がある。図５の（Ｄ）は、不感帯領域の設定により修正されてレベルを低下させた出力Ｃ11O 、Ｃ120 、Ｃ13O 、Ｃ140 （Ｃ15O ）を示している。このような不感帯領域を設定すると、残留出力は解消される反面、入出力関係が損なわれることになる。不感帯領域を設定しない場合の出力（Ｂ）と、不感帯領域を設定した場合の出力（Ｄ）とを比較すると、入力と出力との間に遅延時間ｔｄが生じ、時間的な応答性の悪化が生じる。また、不感帯のレベル内に、微小出力Ｃ15が埋没し、出力として生じない場合が生じ（ｄ部分）、レベル的な応答性の悪化が生じる。このような不感帯領域の設定による強制的なゼロ点設定は、検出感度や入出力関係を悪化させ、力センサーの信頼性を損なう。
【００１５】
このような課題に関し、特許文献１にはその開示はなく、その解決手段についても開示や示唆をするものではない。
【００１６】
そこで、本発明は、力を静電容量に変換して取り出す力センサーに関し、出力特性の異なる複数の出力の取出しを可能にした力センサーを提供することを目的とする。
【００１７】
また、本発明は、力を静電容量に変換して取り出す力センサーの出力処理に関し、単一の入力に対して複数の出力の取出しを可能にし、出力の取出しに他の出力を参照情報とすることにより、出力精度を高めることを目的とする。
【００１８】
即ち、本発明は、共通の変位部に複数のセンサー部を備え、各センサー部から個別に出力を取り出し、出力の取出しに他の出力を参照すると、変位部が持つオフセットの解消やゼロ点設定が可能となり、出力精度を向上させることができるという知見に基づくものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明の力センサーは、力を受けて変位する変位部と、この変位部の変位により第１の出力を発生する単一又は複数の第１のセンサー部と、この第１のセンサー部に併設され、前記変位部の変位により第２の出力を発生する第２のセンサー部とを備えた構成である。
【００２０】
斯かる構成とすれば、変位部を共通にして第１及び第２のセンサー部が備えられ、加えられた力によって生じる変位部の変位は第１及び第２のセンサー部から独立した出力として第１の出力、第２の出力として取り出される。これら２つの出力は、互いを補完又は修正する参照情報として用いることができる。第１及び第２のセンサー部は、それぞれ単一でもよく、複数でもよい。
【００２１】
上記目的を達成するためには、前記変位部の変位は、力による前記変位部の変形又は前記変位部の移動の何れか一方又は双方を含む構成としてもよい。この変位は、変位又は移動に限定するものではなく、回転や曲げ等でもよい。
【００２２】
上記目的を達成するためには、前記第２のセンサー部の出力は、前記第１のセンサー部の出力より急峻に立ち上り、前記第１のセンサー部の出力により先に飽和状態に移行する構成としてもよい。斯かる構成とすれば、第２の出力は、変位部に力が加わったことを表す例えば、入力情報として利用することができる。その出力を第１の出力のゼロ点情報として利用できる。
【００２３】
上記目的を達成するためには、前記変位部の中央部に前記第２のセンサー部を備え、前記第２のセンサー部を包囲して前記第１のセンサー部を設置した構成としてもよい。
【００２４】
上記目的を達成するため、本発明の力検出システムは、力を受けて変位する変位部に第１及び第２のセンサー部を備え、前記変位部の変位を表す第１及び第２の出力を発生させる力センサーと、この力センサーの前記第２の出力を前記第１の出力の参照情報に用いて前記第１の出力を取り出す処理手段とを備えた構成である。
【００２５】
斯かる構成とすれば、変位部に第１及び第２のセンサー部を備えているので、作用させた力によって変位部が変位することにより、第１のセンサー部から第１の出力、第２のセンサー部から第２の出力を個別に取り出すことができる。各出力は、個別に利用することが可能であるが、変位部が共通していることから、機械的且つ同時的に発生する関係を有する。そこで、第１の出力の取出しに第２の出力を参照情報に用いることができる。例えば、時間情報又はレベル情報に利用すれば、即ち、第２の出力が発生する時間を参照し、その時間内には第１の出力が存在し、又は、第２の出力のレベルが所定値以上であれば、第１の出力が存在する処理を行うことができる。このような構成とすれば、第１及び第２の出力の相関により、第１の出力の信頼性が高められる。
【００２６】
上記目的を達成するためには、前記第２の出力から所定レベル以上のレベル区間を表す時間情報を抽出し、この時間情報を参照して前記第１の出力を取り出す構成としてもよい。
【００２７】
上記目的を達成するためには、前記力センサーの前記第２のセンサー部は、前記変位部の変位開始直後に前記第２の出力を飽和状態に移行させる構成としてもよい。例えば、第２の出力を第１の出力の参照情報とするのであれば、第２の出力は変位部の変位直後に飽和する構成とすればよい。
【００２８】
上記目的を達成するためには、前記参照情報は、前記第１の出力のゼロ点情報である構成としてもよい。斯かる構成とすれば、第１の出力のゼロ点情報に第２の出力を用いれば、変位部の特性によるオフセットや出力誤差等を解消でき、力検出の精度を高めることができ、人的な操作入力に応じた出力を取り出すことができる。
【００２９】
上記目的を達成するため、本発明の力検出プログラムは、力を受けて変位する変位部に設置された第１のセンサー部から第１の出力を取り込む機能と、前記変位部に設置された第２のセンサー部から第２の出力を取り込む機能と、前記第２の出力から所定レベル以上のレベル区間を表す時間情報を抽出する機能と、前記時間情報を参照し、前記第１の出力を取り出す機能とを含む構成である。
【００３０】
斯かる構成とすれば、第２の出力を参照して第１の出力を取出すので、変位部の特性によるオフセットや出力誤差等を解消でき、力検出の精度を高めることができ、人的な操作入力に応じた精度の高い出力の取出しが可能である。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように、本発明によれば、次のような効果が得られる。
【００３２】
本発明の力センサーによれば、共通の変位部から複数の出力を個別に取り出すことができるとともに、一の出力の取出しに他の出力を参照することができ、各出力間のオフセット出力等を修正する参照情報に利用することができ、センサー出力の精度を高め、信頼性の高い力センサーを提供することができる。
【００３３】
本発明の力検出システム又は力検出プログラムによれば、第２の出力を第１の出力の参照情報に用いて第１の出力の修正等の処理が可能であり、力センサーのばらつきや変位部の材質が持つ特性値による出力誤差を補正できる等、信頼性の高い力検出を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
第１の実施形態
本発明の第１の実施形態について、図６を参照して説明する。図６は、力センサーを示し、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は（Ａ）のVIB −VIB 線断面図、（Ｃ）は変位部を除いて示した力センサーを示す平面図である。
【００３５】
この力センサー２０には、基板２２の上面に外力を受けて変位させる変位部２４が備えられ、この変位部２４は、この実施形態の場合、図中上下方向に屈曲可能な円筒状の支持部２６と、この支持部２６と一体に形成された平板状の入力部２８とを備えており、入力部２８の内面中央部には柱状の突部３０が形成されている。この変位部２４は、外力を受けて変形し、原形に復帰させるため、ゴム等の弾性材料や金属等で形成される。
【００３６】
そして、基板２２には、第１の検出電極として円環状の検出電極３２が設置され、この検出電極３２に対向して入力部２８の内面部に検出電極３２と同形の電極３４が設置されている。これら検出電極３２及び電極３４の部分で第１のセンサー部３６が構成されている。このセンサー部３６は、検出電極３２及び電極３４の対向面積Ｓ1 を一定とすれば、電極間距離ｄ1 が力ｆを受けて変化することにより、力ｆに応じた静電容量Ｃ1 を出力する構成である。なお、検出電極３２及び電極３４を円環状にしているが、矩形状としてもよい。
【００３７】
また、検出電極３２の内側部分には絶縁間隔３８を設けて第２の検出電極として円形の検出電極４０が設置されている。この検出電極４０に対向する電極４２が突部３０の先端部に設置されている。これら検出電極４０及び電極４２の部分で第２のセンサー部４４が構成されている。このセンサー部４４は、検出電極４０及び電極４２の対向面積Ｓ2 を一定とすれば、電極間距離ｄ2 が力ｆを受けて変化することにより、力ｆに応じた静電容量Ｃ2 を出力する構成である。なお、センサー部４４はセンサー部３６の電極間距離ｄ1 に比較し、電極間距離ｄ2 が突部３０の分だけ小さくなっている（ｄ1 ＞ｄ2 ）。なお、検出電極４０及び電極４２は円形としているが、矩形状としてもよい。
【００３８】
斯かる構成とすれば、力センサー２０の変位部２４の入力部２８に指等で力ｆを加えると、変位部２４はその力ｆに応じて変形し、例えば、図７に示すように、入力部２８は湾曲するとともに支持部２６も湾曲し、検出電極３２には電極３４が近接し、突部３０側の電極４２は検出電極４０に近接するとともに密着する。この場合、検出電極４０と電極４２との間隔が小さいため、入力部２８の変位開始の直後に電極４２は検出電極４０に接触することになる。このような変位量に対してセンサー部３６には第１のセンサー出力として、対向面積Ｓ1 及び電極間距離ｄ1 に応じた静電容量Ｃ1 、センサー部４４には第２のセンサー出力として、対向面積Ｓ2 及び電極間距離ｄ2 に応じた静電容量Ｃ2 を取り出すことができる。
【００３９】
ここで、センサー部３６の入出力関係は図８に示すように、入力ｆに対してなだらかな静電容量Ｃ1 の変化として現れる。この場合、オフセット出力ＣOffsetは、入力部２８が変形する前のセンサー部３６の出力である。
【００４０】
これに対し、センサー部４４側の入出力関係は、検出電極４０に電極４２が接触することから、図９の（Ａ）に示すように、小さな入力範囲で出力変化を生じており、入力部２８の変位開始直後に飽和する。図９の（Ａ）に示す入出力関係を拡大して示すと、図９の（Ｂ）に示すように、センサー部４４は、センサー部３６より小さい入力で出力に飽和を生じており、センサー部４４では力ｆの微小部分のみの検出を行うことができる。即ち、センサー部４４の出力は、力センサー２０のゼロ点付近の出力を取り出すことができる。
【００４１】
第２の実施形態
本発明の第２の実施形態について、図１０を参照して説明する。図１０は、力センサーを用いた力検出システムを示すブロック図である。
【００４２】
この力検出システム４６は、既述の力センサー２０を備えて構成されており、力センサー２０のセンサー部３６のセンサー出力Ｃ1 、センサー部４４のセンサー出力Ｃ2 はそれぞれ出力処理部４８に加えられ、センサー出力Ｃ2 をゼロ点補正情報等の参照情報に用いてセンサー出力Ｃ1 を補正することにより、力ｆに対応した検出出力Ｃｏを取り出すように構成されている。この場合、出力処理部４８には、各出力Ｃ1 、Ｃ2 毎に容量・電圧変換部（Ｃ／Ｖ）５０、５２が備えられ、センサー出力Ｃ1 側にはアナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換部（Ａ／Ｄ）５４が設置され、センサー出力Ｃ2 側にはコンパレータ５６が設置されている。これらＡ／Ｄ５４の出力、コンパレータ５６の出力はそれぞれプロセッサ５８に加えられている。プロセッサ５８は、ワンチップマイコン等で構成することができる。
【００４３】
斯かる構成とすれば、センサー部３６の出力Ｃ1 （図８）は、Ｃ／Ｖ５０に加えられて電圧に変換され、この電圧はアナログ量であることから、Ａ／Ｄ５４でディジタル信号に変換された後、プロセッサ５８に加えられている。
【００４４】
また、センサー部４４の出力Ｃ2 （図９）は、Ｃ／Ｖ５２に加えられて電圧に変換され、この電圧値はコンパレータ５６に加えられ、コンパレータ５６は、予め設定した基準レベルＶref をその電圧値が超えたとき、スイッチング出力を発生する。この出力がプロセッサ５８に加えられる。
【００４５】
プロセッサ５８は、演算処理を行う演算処理手段としてＣＰＵ（Central Processing Unit ）や、プログラム等を記憶する記憶手段としてＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えており、センサー出力Ｃ1 に対し、センサー出力Ｃ2 に基づくコンパレータ５６の出力がゼロ点補正情報等の参照情報として用いられ、センサー出力Ｃ1 からオフセット出力を除去し、入力に対応した精度の高い検出出力Ｃｏが得られる。
【００４６】
第３の実施形態
本発明の第３の実施形態について、図１１を参照して説明する。図１１は、プロセッサ５８の出力処理に用いられる力検出プログラムの一例を示すフローチャートである。
【００４７】
この力検出プログラムでは、センサー部３６の第１の出力Ｃ1 、センサー部４４の第２の出力Ｃ2 の取込み及び記憶を行う（ステップＳ１）。出力Ｃ2 は入力ｆに応じたレベル変化を生じているので、このレベル変化と時間関係から所定レベル以上のレベル区間を表す時間情報を出力Ｃ2 から抽出する（ステップＳ２）。この時間情報を参照して出力Ｃ1 の修正処理を行い（ステップＳ３）、修正した出力Ｃ1 の取出しを行う（ステップＳ４）。
【００４８】
力センサー２０（図６）では、単一の変位部２４に２つのセンサー部３６、４４が設置され、各センサー部３６、４４には単一の入力が加えられているので、各出力Ｃ1 、Ｃ2 は同時的に発生することになる。そこで、出力Ｃ2 から抽出された時間情報を参照し、この時間情報に対応した出力を出力Ｃ1 から取り出せば、オフセット出力が除かれて一定のゼロ点レベルを持つ出力が得られる。
【００４９】
次に、この力検出システム及び力検出プログラムによる出力処理について、図１２を参照して説明する。図１２は、図５に対応して記載したものであり、（Ａ）は比較的短い時間間隔で加えられたレベルの異なる複数の入力、（Ｂ）は第１のセンサー部の出力、（Ｃ）は第２のセンサー部の出力、（Ｄ）は第１の出力の修正処理を示す図、（Ｅ）は修正出力を示している。
【００５０】
図１２の（Ａ）において、連続した５回の入力ｆ1 、ｆ2 、ｆ3 、ｆ4 、ｆ5 が加えられた場合を示しており、各入力ｆ1 〜ｆ5 の大小関係は、ｆ2 ＞ｆ1 ＞ｆ3 ≒ｆ4 ≒ｆ5 であって、ｆ2 は最もレベルが高く、ｆ1 及びｆ2 は時間幅も長く、これに対し、ｆ3 、ｆ4 、ｆ5 は微小時間の微小入力である。
【００５１】
このような入力ｆ1 〜ｆ5 に対し、センサー部３６には、図８に示した入出力関係により、図１２の（Ｂ）に示すように、入力に追従した出力Ｃ11、Ｃ12、Ｃ13、Ｃ14、Ｃ15が得られ、入力に応じた静電容量変化を呈するが、最初の入力ｆ1 に対する出力Ｃ11の後、ｂ1 部分では入力が無いにもかかわらず微小な出力が生じている。即ち、残留出力である。また、入力ｆ2 には大きく、その入力ｆ2 による出力Ｃ12の後のｂ2 部分にはより大きな残留出力が生じている。この残留出力に出力Ｃ13〜Ｃ15が重畳しており、ｂ3 部分以降は入力が小さいため、残留出力が時間の経過とともに減少している。これらは、図５及びその説明で記載した通りである。
【００５２】
また、センサー部４４には、入力ｆ1 〜ｆ5 に対し、図９に示した入出力関係により、図１２の（Ｃ）に示すように、出力Ｃ21、Ｃ22、Ｃ23、Ｃ24、Ｃ25が得られる。出力Ｃ21、Ｃ22のレベルが出力Ｃ11、Ｃ12より低くなっているのは、検出電極３２に比較し、検出電極４０側の対向面積が小さく、しかも、電極間の接触によって飽和状態に移行するためである。また、入力ｆ1 〜ｆ5 の解除側で出力Ｃ13〜Ｃ15が緩やかに減少するのに対し、出力Ｃ23〜Ｃ25が急峻に変化し、それぞれの時間間隔がほぼ一致するのは、変位部２４の持つ機械的な形状復帰性に依存し、支持部２６が初期状態に先に復帰し、その復帰に追従して中央部の突部３０が初期状態に復帰することによる。
【００５３】
そこで、この実施形態では、図１２の（Ｃ）に示すように、出力Ｃ21〜Ｃ25に不感帯領域に対応する出力Ｃnsを設定することにより、この出力Ｃnsのレベル以上の区間を出力時間ｔｈ（＝１）とし、その他の区間を出力ゼロ時間ｔｏ（＝０）に設定する。即ち、時間ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 、ｔ4 、ｔ5 の各区間で「１」となり、その他の区間で「０」となる。各出力時間ｔｈにおいて、出力Ｃ11〜Ｃ15を取り出すものとすれば、これらの出力Ｃ21〜Ｃ25の時間情報を表す「１」はその他の時間情報を表す「０」と、出力Ｃ11〜Ｃ15とを乗算すれば、図１２の（Ｅ）に示すように、出力Ｃ11〜Ｃ15は、修正された出力Ｃ110 〜Ｃ150 として取り出される。出力Ｃ110 〜Ｃ150 は、出力Ｃ11〜Ｃ15と異なり、残留出力を全く伴うことなく、図１２の（Ａ）に示す入力ｆ1 〜ｆ5 に同期し、かつその入力レベルに対応したレベルで取り出されている。しかも、ゼロ点が一致し、従前の不感帯領域の設定による検出感度や入出力関係の悪化がなく、信頼性の高い入出力関係が維持されている。
【００５４】
この実施形態では、出力Ｃ21〜Ｃ25から抽出された時間情報と出力Ｃ11〜Ｃ15とを乗算して出力Ｃ110 〜Ｃ150 を取り出しているが、他の方法として、出力Ｃ21〜Ｃ25の所定レベル以上の区間で信号を通過させるゲート手段に出力Ｃ11〜Ｃ15を通すことにより、出力Ｃ110 〜Ｃ150 を取り出す構成としてもよい。また、出力Ｃ11〜Ｃ15と出力Ｃ21〜Ｃ25とを加算又は乗算し、その値の所定値以上を出力とする構成としてもよい。
【００５５】
第４の実施形態
本発明の第４の実施形態について、図１３を参照して説明する。図１３は、第４の実施形態に係る力センサーを示し、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は（Ａ）のXIIIB −XIIIB 線断面図、（Ｃ）は変位筐体部を除いて示した力センサーを示す平面図である。
【００５６】
この実施形態に係る力センサー２０は、片持ち梁からなる変位部２４を備えたものであり、この変位部２４は、例えば、弾性材料で形成され、偏平な角柱状の支持部２６に矩形状の入力部２８を一体に形成したものである。入力部２８は支持部２６によって一端部が支持され、自由端に設定された他端部に柱状の突部３０が形成されている。基板２２には矩形状の検出電極３２が設置され、これに対向して入力部２８の内面には電極３４が設置され、検出電極３２及び電極３４により第１のセンサー部３６が構成されている。また、突部３０に対応する基板２２の上面には検出電極４０が形成され、これに対向して突部３０の先端部には電極４２が形成され、検出電極４０及び電極４２により第２のセンサー部４４が構成されている。
【００５７】
斯かる構成によれば、既述した第１の実施形態に係る力センサー２０（図６）と同様に、入力ｆによる変位部２４の変位に応じてセンサー部３６から出力Ｃ1 （図８）が得られるとともに、センサー部４４から出力Ｃ2 （図９）が得られる。また、この力センサー２０を用いて力検出システム（図１０）を構成することができ、同様の力検出プログラム（図１１）を用いて、出力Ｃ2 から既述の時間情報を抽出し、これを参照して出力Ｃ1 の修正処理を実行すれば（図１２）、既述した通り、残留出力の無い出力Ｃｏを取り出すことができる。
【００５８】
第５の実施形態
本発明の第５の実施形態について、図１４を参照して説明する。図１４は、第５の実施形態に係る力センサーを示す縦断面図である。
【００５９】
この実施形態に係る力センサー２０では、断面Ｔ字形の変位部２４を備えており、この変位部２４は支持部２６と入力部２８とで構成されている。この入力部２８の他端部は自由端に設定され、変位部２４はゴム等の弾性素材で構成され、適当な弾性を有する。従って、入力部２８は図中上下方向に力ｆを受けることにより上下方向に屈曲可能であり、変位部２４の自由端側には図中上下方向に突部３０Ａ、３０Ｂが形成されている。変位部２４に対向して基板２２Ａには検出電極３２Ａ、基板２２Ｂには検出電極３２Ｂがそれぞれ設置され、検出電極３２Ａに対向して電極３４Ａ、検出電極３２Ｂに対向して電極３４Ｂがそれぞれ入力部２８に形成され、検出電極３２Ａと電極３４Ａ、検出電極３２Ｂと電極３４Ｂにより、２つの第１のセンサー部３６Ａ、３６Ｂが構成されている。また、突部３０Ａに対向して基板２２Ａには検出電極４０Ａ、突部３０Ｂに対向して基板２２Ｂには検出電極４０Ｂがそれぞれ設置され、突部３０Ａには検出電極４０Ａに対向して電極４２Ａ、突部３０Ｂには検出電極４０Ｂに対向して電極４２Ｂがそれぞれ形成され、検出電極４０Ａと電極４２Ａ、検出電極４０Ｂと電極４２Ｂにより、２つの第２のセンサー部４４Ａ、４４Ｂが構成されている。
【００６０】
斯かる構成とすれば、入力ｆにより、入力部２８は上側又は下側に変位し、センサー部３６Ａにはその入力ｆに応じた出力Ｃ1A、センサー部３６Ｂにはその入力ｆに応じた出力Ｃ1Bが得られるとともに、センサー部４４Ａにはその入力ｆに応じた出力Ｃ2A、センサー部４４Ｂにはその入力ｆに応じた出力Ｃ2Bが得られる。図１５の（Ａ）は出力Ｃ1A、Ｃ1Bの推移を示し、図１５の（Ｂ）は出力Ｃ2A、Ｃ2Bの推移を示している。各センサー部４４Ａ、４４Ｂの出力Ｃ2A、Ｃ2Bは、変位部２４の変位開始直後に飽和状態に移行する点は既述した通りである。
【００６１】
そして、第５の実施形態に係る力センサー２０（図１４）を用いた力検出システム４６では、１つの力センサー２０が２組の第１及び第２のセンサー部３６Ａ、３６Ｂ、４４Ａ、４４Ｂを備えていることから、図１０に示した力検出システム４６を２組で構成し、又は、プロセッサ５８の共通化により、同様の力検出プログラム（図１１）を用いて、出力Ｃ2A、Ｃ2Bから既述の時間情報を抽出し、これを出力Ｃ1A、Ｃ1Bの修正処理を実行すれば（図１２）、既述した通り、各センサー部３６Ａ、３６Ｂ側の出力Ｃ1A、Ｃ1Bから残留出力の無い修正出力ＣOA、ＣOBを取り出すことができる。
【００６２】
第６の実施形態
本発明の第６の実施形態について、図１６を参照して説明する。図１６は、第６の実施形態に係る力センサーを示し、（Ａ）はその縦断面図、（Ｂ）は基板上の検出電極の形状及び配置を示す平面図である。
【００６３】
この実施形態に係る力センサー２０には、基板２２の上面に外力を受けて変位させる角筒状の変位部２４が備えられ、この変位部２４は、屈曲可能な角筒状の支持部２６と、この支持部２６と一体に形成された矩形平板状の入力部２８とを備えており、入力部２８の内面中央部には立壁状の突部３０が形成されている。この変位部２４は、外力を受けて変形し、原形に復帰させるため、ゴム等の弾性材料や金属等で形成されている。この変位部２４の入力部２８の上面には入力パッド６０が設置され、この入力パッド６０の上面部に形成された湾曲凹部６２が指等による入力を受け易くしている。
【００６４】
そして、基板２２には、突部３０を中心にその左右に第１の検出電極として長方形状の検出電極３２Ａ、３２Ｂが設置され、この検出電極３２Ａ、３２Ｂに対向して入力部２８の内面部に検出電極３２Ａ、３２Ｂと同形の電極３４Ａ、３４Ｂが設置されている。これら検出電極３２Ａ及び電極３４Ａの部分でセンサー部３６Ａ、検出電極３２Ｂ及び電極３４Ｂの部分でセンサー部３６Ｂが構成されている。また、突部３０に対向して基板２２には検出電極４０が設置され、突部３０には検出電極４０に対向して電極４２が形成され、検出電極４０と電極４２とにより、センサー部４４が構成されている。
【００６５】
斯かる構成とすれば、入力ｆにより、入力部２８は上側又は下側に変位し、センサー部３６Ａにはその入力ｆに応じた出力Ｃ1A、センサー部３６Ｂにはその入力ｆに応じた出力Ｃ1Bが得られるとともに、センサー部４４にはその入力ｆに応じた出力Ｃ2 が得られる。図１７の（Ａ）は出力Ｃ1A、Ｃ1Bの推移を示し、図１７の（Ｂ）は出力Ｃ2 の推移を示している。センサー部４４の出力Ｃ2 は、変位部２４の変位開始直後に飽和状態に移行する点は既述した通りである。
【００６６】
第７の実施形態
本発明の第７の実施形態について、図１８を参照して説明する。図１８は、第６の実施形態に係る力センサーを用いた力検出システムを示すブロック図である。第２の実施形態と同一部分には同一符号を付してある。
【００６７】
この力検出システム４６は、既述の力センサー２０（図１６）を用いているため、各センサー部３６Ａ、３６Ｂの出力Ｃ1A、Ｃ1B、センサー部４４の出力Ｃ2 はそれぞれ出力処理部４８に加えられ、出力Ｃ2 をゼロ点補正情報等の参照情報に用いて出力Ｃ1A、Ｃ1Bを補正することにより、力ｆに対応した出力ＣOA、ＣOBを取り出すように構成されている。この場合、出力処理部４８には、各出力Ｃ1A、Ｃ1B、Ｃ2 毎に容量・電圧変換部（Ｃ／Ｖ）５０Ａ、５０Ｂ、５２が備えられ、出力Ｃ1A、Ｃ1B側にはアナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換部（Ａ／Ｄ）５４Ａ、５４Ｂが設置され、出力Ｃ2 側にはアナログ・ディジタル変換部（Ａ／Ｄ）５７が設置されている。これらＡ／Ｄ５４Ａ、５４Ｂ、５７の各出力はそれぞれプロセッサ５８に加えられている。Ａ／Ｄ５７は、第２の実施形態（図１０）と同様に、コンパレータで構成してもよい。
【００６８】
このような力検出システム４６によれば、出力Ｃ2 から既述の時間情報を抽出し、これを出力Ｃ1A、Ｃ1Bの修正処理を実行すれば（図１２）、既述した通り、各センサー部３６Ａ、３６Ｂ側の出力Ｃ1A、Ｃ1Bから残留出力の無い修正出力ＣOA、ＣOBを取り出すことができる。
【００６９】
第８の実施形態
本発明の第８の実施形態について、図１９を参照して説明する。図１９は、第８の実施形態に係る力センサーを示し、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は（Ａ）のXIXB−XIXB線断面図、（Ｃ）は基板上の検出電極の形状及び配置を示す平面図である。
【００７０】
この実施形態に係る力センサー２０において、基板２２の上面に設置された変位部２４は円筒状であり、この変位部２４は、屈曲可能な円筒状の支持部２６と、この支持部２６と一体に形成された円形平板状の入力部２８とを備えており、入力部２８の内面中央部には円柱状の突部３０が形成されている。この変位部２４は、外力を受けて変形し、原形に復帰させるため、ゴム等の弾性材料や金属等で形成されている。この変位部２４の入力部２８の上面には円形の入力パッド６０が設置され、この入力パッド６０の上面部に形成された湾曲凹部６２が指等による入力を受け易くしている。この入力パッド６０の表面に表示された三角マーク６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃ、６３Ｄは、後述の検出電極３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄの位置に対応している。
【００７１】
そして、基板２２には、突部３０を中心にその直交方向に第１の検出電極として正方形状の検出電極３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄが設置され、この検出電極３２Ａ〜３２Ｄに対向して入力部２８の内面部に検出電極３２Ａ〜３２Ｄと同形の電極３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄが設置されている。これら各検出電極３２Ａ〜３２Ｄ及び電極３４Ａ〜３４Ｄの部分でセンサー部３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄが構成されている。また、突部３０に対向して基板２２には検出電極４０が設置され、突部３０には検出電極４０に対向して電極４２が形成され、検出電極４０と電極４２とにより、センサー部４４が構成されている。
【００７２】
斯かる構成とすれば、入力ｆにより、入力部２８は上側又は下側に変位し、センサー部３６Ａ〜３６Ｄにはその入力ｆに応じた出力Ｃ1A、Ｃ1B、Ｃ1C、Ｃ1Dが得られるとともに、センサー部４４にはその入力ｆに応じた出力Ｃ2 が得られる。センサー部４４の出力Ｃ2 は、変位部２４の変位開始直後に飽和状態に移行する点は既述した通りである。
【００７３】
第９の実施形態
本発明の第９の実施形態について、図２０を参照して説明する。図２０は、第８の実施形態に係る力センサーを用いた力検出システムを示すブロック図である。第２の実施形態と同一部分には同一符号を付してある。
【００７４】
この力検出システム４６は、既述の力センサー２０（図１９）を用いているため、各センサー部３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄの出力Ｃ1A、Ｃ1B、Ｃ1C、Ｃ1D、センサー部４４の出力Ｃ2 はそれぞれ出力処理部４８に加えられ、出力Ｃ2 をゼロ点補正情報等の参照情報に用いて出力Ｃ1A〜Ｃ1Dを補正することにより、力ｆに対応した出力ＣOA、ＣOB、ＣOC、ＣODを取り出すように構成されている。この場合、出力処理部４８には、各出力Ｃ1A〜Ｃ1D、Ｃ2 毎に容量・電圧変換部（Ｃ／Ｖ）５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５２が備えられ、出力Ｃ1A〜Ｃ1D側にはアナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換部（Ａ／Ｄ）５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄが設置され、出力Ｃ2 側にはアナログ・ディジタル変換部（Ａ／Ｄ）５７が設置されている。これらＡ／Ｄ５４Ａ〜５４Ｄ、５７の各出力はそれぞれプロセッサ５８に加えられている。Ａ／Ｄ５７は、第２の実施形態（図１０）と同様に、コンパレータで構成してもよい。
【００７５】
このような力検出システム４６によれば、出力Ｃ2 から既述の時間情報を抽出し、これを出力Ｃ1A〜Ｃ1Dの修正処理を実行すれば（図１２）、既述した通り、各センサー部３６Ａ、３６Ｂ側の出力Ｃ1A〜Ｃ1Dから残留出力の無い修正出力ＣOA、ＣOB、ＣOC、ＣODを取り出すことができる。
【００７６】
第１０の実施形態
本発明の第１０の実施形態について、図２１を参照して説明する。図２１は、第１０の実施形態に係る力センサーを示し、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は（Ａ）のXX1B−XX1B線断面図、（Ｃ）は基板上の検出電極の形状及び配置を示す平面図である。第８の実施形態と同一部分には同一符号を付してある。
【００７７】
この実施形態に係る力センサー２０において、基板２２の上面に設置された変位部２４は円筒状であり、この変位部２４は、屈曲可能な円筒状の支持部２６と、この支持部２６と一体に形成された円形平板状の入力部２８とを備えており、入力部２８の内面中央部には円柱状の第１の突部３０が形成され、この突部３０を中心に同心円上に円筒状の突部３１が形成されている。この変位部２４は、外力を受けて変形し、原形に復帰させるため、ゴム等の弾性材料や金属等で形成されている。この変位部２４の入力部２８の上面には円形の入力パッド６０が設置され、この入力パッド６０の上面部に形成された湾曲凹部６２が指等による入力を受け易くしている。
【００７８】
そして、既述した実施形態と同様に、基板２２上に形成された検出電極３２Ａ〜３２Ｄと、電極３４Ａ〜３４Ｄが設置されてセンサー部３６Ａ〜３６Ｄが構成されている。また、突部３０に対向して基板２２にはドームスイッチ６４が設置されているとともに、このドームスイッチ６４の周囲には、突部３１に対向して検出電極４０が設置され、この検出電極４０に対向して電極４２が突部３１に形成され、検出電極４０と電極４２とによりセンサー部４４が構成されている。
【００７９】
斯かる構成とすれば、入力ｆにより、入力部２８は上側又は下側に変位し、センサー部３６Ａ〜３６Ｄにはその入力ｆに応じた出力Ｃ1A〜Ｃ1D、センサー部４４にはその入力ｆに応じた出力Ｃ2 が得られるとともに、突部３０による押圧によりドームスイッチ６４から出力Ｃｄが得られる。センサー部４４の出力Ｃ2 は、変位部２４の変位開始直後に飽和状態に移行する点は既述した通りである。
【００８０】
そして、既述した第８の実施形態に係る力センサー２０（図１９）と同様に、入力ｆによる変位部２４の変位に応じてセンサー部３６Ａ〜３６Ｄから出力Ｃ1A〜Ｃ1Dが得られるとともに、センサー部４４から出力Ｃ2 が得られる。また、この力センサー２０を用いて力検出システム（例えば、図２０）を構成することができ、同様の力検出プログラム（図１１）を用いて、出力Ｃ2 から既述の時間情報を抽出し、これを出力Ｃ1A〜Ｃ1Dの修正処理を実行すれば（図１２）、既述した通り、残留出力の無い出力ＣOA〜ＣODを取り出すことができる。
【００８１】
第１１の実施形態
本発明の第１１の実施形態について、図２２を参照して説明する。図２２は、第１１の実施形態に係る力センサーを示し、（Ａ）はその縦断面図、（Ｂ）は基板上の検出電極の形状及び配置を示す平面図である。第６の実施形態と同一部分には同一符号を付してある。
【００８２】
この実施形態は、スライド方向の入力ｆを変位部２４に加え、その入力ｆを静電容量に変換する力センサーに関するものである。この力センサー２０において、基板２２の上面に設置された変位部２４は、屈曲可能な支持部２６と、この支持部２６と一体に形成された入力部２８とを備えている。入力部２８には入力ｆによるスライド変形を容易にするため、屈曲部６６が形成されており、この屈曲部６６で囲い込まれた中央部には入力パッド部６８が形成されている。この変位部２４は、外力を受けて変形し、原形に復帰させるため、ゴム等の弾性材料や金属等で形成されている。
【００８３】
そして、既述した実施形態と同様に、基板２２上に形成された検出電極３２Ａ、３２Ｂと、単一の電極３４が設置されてセンサー部３６Ａ、３６Ｂが構成されている。また、検出電極３２Ａ、３２Ｂの間隔内には検出電極４０が形成され、この検出電極４０と電極３４（４２）とにより、センサー部４４が構成されている。
【００８４】
このような力センサー２０において、図２３の（Ａ）に示すように、例えば、指７０で矢印ｆｄで示す方向に押圧すると、センサー部３６Ａ、３６Ｂ側の電極間距離ｄが狭くなり、これに対応した出力Ｃ1A、Ｃ1Bが得られ、一方、センサー部４４にも電極間距離ｄが狭くなることによる出力Ｃ2 が得られるとともに、電極間接触により出力Ｃ2 が飽和状態となる。そして、図２３の（Ｂ）に示すように、この状態で入力パッド部６８を左方向（Ｌ）にスライドさせると、出力Ｃ2 は飽和した状態で、センサー部３６Ａ側の出力Ｃ1Aが増加した後、飽和状態に移行し、センサー部３６Ｂ側の出力Ｃ1Bは電極間距離ｄの増加で低下することになる。また、入力パッド部６８を右方向（Ｒ）にスライドさせると、出力Ｃ2 は飽和した状態で、センサー部３６Ｂ側の出力Ｃ1Bが増加した後、飽和状態に移行し、センサー部３６Ａ側の出力Ｃ1Aは電極間距離ｄの増加で低下することになる。このような入出力関係について、図２４の（Ａ）はセンサー部３６Ａ、３６Ｂ側の出力Ｃ1A、Ｃ1B、図２４の（Ｂ）はセンサー部４４側の出力2 を示している。
【００８５】
このような力センサー２０を用いて力検出システム４６（図１８）を構成すれば、出力Ｃ2 から抽出した既述の時間情報やレベル情報を出力Ｃ1A、Ｃ1Bの参照情報に用いることにより、出力Ｃ1A、Ｃ1Bを修正し、そのゼロ点を安定化させ、残留出力の無い出力ＣOA、ＣOBを取り出すことができる。
【００８６】
次に、各実施形態の変形例、その他の特徴事項等を列挙すれば、次の通りである。
【００８７】
(1) 第１１の実施形態では左右方向のスライド構造について記載したが、例えば、図２５に示すように、円形の検出電極４０を備え、その周囲部に同心円上で円弧状の検出電極３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄを設置して電極４２をスライドさせれば、二次元（Ｘ、Ｙ方向）のスライド変位を検出することが可能である。
【００８８】
(2) また、例えば、図２６に示すように、環状の検出電極４０を備えるとともに、その中心部にドームスイッチ６４（図２１）を設置し、検出電極４０側から得られる出力を参照情報として取り出すとともに、変位部２４の上下方向の変形に対応するドームスイッチ６４の出力を得るように構成してもよい。このような単一の変位部２４で多様な出力を取り出せば、力センサー２０の多機能化を実現することができる。
【００８９】
(3) 図１２に示す処理において、センサー部４４からの出力Ｃ2 にしきい値を設けてゼロ点情報とし、センサー部３６側の出力Ｃ1 をゼロにする処理を行っているが、この場合、ゼロ点情報を記憶手段に記憶した処理を行うので、残留応力の緩和等による値の変化が発生しても、ゼロ点出力を安定化させることができ、微少入力部分に対しても、非常に高い再現性を有し、しかも、入出力関係の時間的な遅れｔｄ（図１２）も殆ど発生していない力検出システム４６を実現することができる。即ち、ゼロ点の安定化と、微少入力時の出力の再現性、時間遅れの無い優れた特性を持つセンサーシステムを構成できる。
【００９０】
(4) 上記実施形態（図６、図１４、図１６、図１９）において、突部３０は、例えば、図２７の（Ａ）に示すように、突部３０の先端部に小突起７２を形成し、その先端部に電極４２を設置する構成としてもよく、また、例えば、図２７の（Ｂ）に示すように、突部３０の先端部に脚部又はスカート部７４を形成し、その内側に電極４２を形成した構成としてもよく、また、例えば、図２７の（Ｃ）に示すように、突部３０の先端部に無数の小突起７６を設け、これらを電極４２として構成してもよい。このような構成とすれば、センサー部４４の入出力の応答性をより高め、精度の高いゼロ点情報等の参照情報を得ることができる。
【００９１】
(5) 本発明に係る力センサーでは、省電力化のため、電極間の通電を解除しても、ゼロ点出力の安定化により、入出力関係の信頼性を悪化させることがない。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、機械的な入力を静電容量に変換して取り出す力センサー、力検出システム及び力検出プログラムに関し、共通の入力に対して複数の出力を取り出し、例えば、一の出力に対し、他の出力から抽出した時間情報等の情報を参照情報に用いることにより、残留出力の解消等、出力精度を高めることができ、各種の機械的入力を電気量に変換する変換手段として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】従来の力センサーを示す図である。
【図２】従来の他の力センサーを示す図である。
【図３】入力に対する力センサーの変形状態を示す図である。
【図４】入出力関係を示す図である。
【図５】入出力関係を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態を示す図である。
【図７】第１の実施形態に係る力センサーの変形を示す図である。
【図８】第１のセンサー部の入出力関係を示す図である。
【図９】第２のセンサー部の入出力関係を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態を示すフローチャートである。
【図１２】第１及び第２のセンサー部の入出力関係を示す図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態を示す図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態を示す断面図である。
【図１５】第１及び第２のセンサー部の入出力関係を示す図である。
【図１６】本発明の第６の実施形態を示す図である。
【図１７】第１及び第２のセンサー部の入出力関係を示す図である。
【図１８】本発明の第７の実施形態を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第８の実施形態を示す図である。
【図２０】本発明の第９の実施形態を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第１０の実施形態を示す図である。
【図２２】本発明の第１１の実施形態を示す図である。
【図２３】第１１の実施形態に係る力センサーの検出動作を示す図である。
【図２４】第１及び第２のセンサー部の入出力関係を示す図である。
【図２５】検出電極の変形例を示す平面図である。
【図２６】検出電極の変形例を示す平面図である。
【図２７】第２のセンサー部の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９４】
２０  力センサー
２２  基板
２４  変位部
２８  入力部
３０  突部
３２、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ  第１の検出電極
３４、３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ  電極
３６、３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄ  第１のセンサー部
４０  第２の検出電極
４２  電極
４４  第２のセンサー部
４６  力検出システム
【図１】
2005326293.tif 000003
【図２】
2005326293.tif 000004
【図３】
2005326293.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005326293.tif 000009
【図８】
2005326293.tif 000010
【図９】
2005326293.tif 000011
【図１０】
2005326293.tif 000012
【図１１】
2005326293.tif 000013
【図１２】
2005326293.tif 000014
【図１３】
2005326293.tif 000015
【図１４】
2005326293.tif 000016
【図１５】
2005326293.tif 000017
【図１６】
2005326293.tif 000018
【図１７】
2005326293.tif 000019
【図１８】
2005326293.tif 000020
【図１９】
2005326293.tif 000021
【図２０】
2005326293.tif 000022
【図２１】
2005326293.tif 000023
【図２２】
2005326293.tif 000024
【図２３】
2005326293.tif 000025
【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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